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코스텍코리아, 냉난방 멀티제어시스템 개발

다순환 전동밸브 활용 온돌난방 문제점 해결
히트펌프 결합 시 복합 냉난방시스템 구현

복합 냉난방 온도조절시스템 전문기업 코스텍코리아(대표 김기용)는 다순환 전동밸브를 이용해 열원을 가장 효율적으로 활용할 수 있는 차세대 난방시스템인 ‘멀티제어 난방시스템’을 개발해 주목받고 있다.   

기존 온돌난방 방식 문제점

기존의 바닥 난방방식은 바닥 구조체에 온열을 축열시켜 실내 공기를 간접적으로 가열하는 것으로 종래 바닥에 누워 취침하던 우리나라의 생활습관에도 잘 부합하는 장점이 있다. 

그러나 최근 가구당 가족 구성원의 숫자가 줄어들고 외부 활동이 증가되는 등 생활패턴이 서구화되면서 집안에서도 의자나 쇼파, 침대 등을 보편적으로 이용하는 생활로 변화되고 있어 이에 발맞춘 난방방식 변화가 필요하다. 

즉 전체 실내 공간 중 일부분에 대해 난방을 하거나 짧은 시간 사용가능한 일시적인 난방 욕구가 증가하고 있지만 온돌난방방식은 난방에너지의 전달 속도가 느린 단점이 있어 이를 해결할 수 있는 방안이 필요하다. 또한 바닥 마감재의 고급화에 따라 나무 마루판이나 대리석, 타일 등 마감자재의 두께가 증가는 바닥 구조체를 가열한 난방에너지가 실내 공기와의 열교환 및 자연대류에 의해 실내 공기가 가열되도록 열전달하는 것을 방해하고 불필요한 예열부하가 추가돼 난방효율을 저하시키고 있다. 

기존 주택의 냉방시스템은 강제대류냉방시스템으로 에너지비용이 높으며 냉방을 정지할 경우 실내온도가 급격히 상승하고 냉방 시 천장과 바닥의 온도차가 심하다. 또한 공간의 공기온도를 변화시켜 인체의 쾌적을 유지하는데 만일 공기온도와 다른 표면이 있을 경우 불쾌감을 주기도 한다. 

코스텍의 관계자는 “그동안 설치비용도 높고 설치하는데 있어서도 제약이 많아 필요한 모든 공간에 설치가 되지 않는 문제로 인해 필요공간에 냉방이 불가능한 문제가 있었다”고 지적한다. 

멀티제어 난방시스템이란 

코스텍이 제안하는 멀티제어 난방시스템은 다순환 전동밸브를 이용해 환경따라 원하는 난방방식을 선택할 수 있는 시스템으로 대류난방과 바닥난방, 바닥축열과 대류온기유지, 히트펌프와 결합 시 냉방까지 이용할 수 있다.  

먼저 대류난방이 우선일 경우 난방수의 흐름이 다순환 밸브제어로 인해 고온의 난방수가 1차로 팬코일유닛을 통과해 대류난방을 하고 회수되는 난방수가 2차로 복사난방을 해 즉각적인 난방이 필요한 경우에 효율적으로 사용할 수 있다. 가령 일상생활에서 외출 후 주거지에 들어와서 난방할 경우 온돌난방만을 하게 되면 바닥이 데워져야 실내온도가 올라가기 때문에 즉각적인 난방이 되지 않아 불편한 경우가 많았다. 

또한 외풍이 심한 경우 일부분에 대한 부분난방이나 짧은 시간 사용하면서 난방이 필요한 경우 대류난방을 우선해 즉각적인 난방을 하고 2차로 바닥난방을 해 대류난방의 단점인 온기유지가 되지 않는 부분을 보완할 수 있다. 

코스텍의 관계자는 “결과적으로 1차로 즉각적인 대류난방 후 회수되는 난방수로 2차 복사난방을 하므로 즉각적인 대류온도 상승이 가능하고 동시에 바닥난방을 병행하는 것”이라며 “데워진 실내온기가 차가운 바닥과 에너지를 교환해 생기는 대류온도 저하를 막으면서 온돌난방의 장점인 온기유지가 되도록 해 기존 대류난방의 단점을 보완해주는 방식”이라고 밝혔다. 

기존 난방시스템대비 난방시간이 짧아지고 이에 따라 가스사용량도 줄어드는 동시에 체감 만족도도 높아지는 구조다.  

바닥난방이 우선일 경우 다순환 밸브를 회전시켜 최초의 고온수를 이용해 1차 난방으로 바닥난방을 우선하고 남은 열에너지를 2차로 대류난방을 병행할 수 있다. 이로써 복사난방의 단점인 낮은 에너지효율과 즉각적으로 난방이 되지 않던 문제를 보완 할 수 있다. 

예를 들어 일상생활에서 외출 후 주거지에 들어와 난방할 경우 대류우선 난방을 해 실내온도를 빠르게 상승시켜 설정온도에 다르게 되면 다순환 밸브는 자동으로 회전해 바닥우선 난방으로 바뀌며 축열에 유리하도록 하면서 2차로 대류난방을 통해 실내온기를 유지할 수 있다. 기존 시스템에 비해 빠른 온도 상승으로 체감 만족도가 높아지고 난방시간이 줄어 그만큼 연료 사용량도 줄어든다. 

코스텍의 관계자는 “온돌우선 난방은 복사난방을 통해 실내 공기를 데우는 것이 아니라 병행되는 대류난방을 통해 실내공기를 데워 즉각적인 난방을 하는 동시에 복사난방의 에너지로 공기를 데우는데 사용하지 않고 축열하는 방식”이라며 “이에 따라 단시간에 축열돼 에너지절감이 가능할 뿐만 아니라 즉각적인 난방도 가능해 쾌적한 상태로 온기를 오랫동안 유지할 수 있다”고 밝혔다. 

복합 냉난방시스템도 가능 

히트펌프를 이용해 여름철에는 대류냉방과 복사냉방도 할 수 있다. 냉방 시 다순환 전동밸브가 대류냉방 우선 시 1차 냉방을 저온의 냉수가 펜코일 유닛을 통한 즉각적인 냉방을 하고 공기 중 수분을 제거할 수 있는 제습 역시 가능해진다. 즉 기존 복사냉방의 단점인 부하 반응시간 지연 문제와 공급 단위열량 부족 문제 해결할 수 있으며 1차 냉방에서 저온의 냉수가 대류냉방을 하면서 제습하는 동시에 고온의 냉수(15~20℃)가 돼 2차로 복사냉방을 하기 때문에 결로문제도 해결할 수 있다. 또한 비례제어가 가능한 다순환 전동밸브를 이용해 1차 냉방 후 복사냉방에 공급되는 냉수의 온도를 설정해 제어할 수 있어 어떠한 변수에도 대응이 가능하다는 것이 코스텍 관계자의 설명이다. 

기존 시스템과 달리 복사냉방을 병행하면 대류냉방의 단점인 운전을 중단하는 경우 급격한 온도 상승, 수직의 공기 온도차, 강제대류로 인한 불쾌감 등을 해결할 수가 있으며 에너지비용도 절약할 수 있다. 특히 현재 일반가정에 복사냉방을 적용할 수 있는 최초의 시스템이다. 

코스텍의 관계자는 “에너지절감효과가 극대화되는 히트펌프와 복사냉난방시스템의 결합은 추후 국내외 냉난방시장에서 선택이 아닌 필수품목이 될 것”이라고 강조했다.  

탄소배출권 대응책으로 현재 고효율 히트펌프는 국내 기업의 기술개발로 국산화가 이뤄졌지만 기존의 온돌 난방시스템이 효율성이 낮아 적용이 어려운 상황이다. 기존 냉난방 제품대비 에너지효율이 보다 높아진 히트펌프는 그 자체로의 사용보다 복합 냉난방시스템과 결합해 사용한다면 에너지효율을 보다 극대화할 수 있을 것으로 기대된다.